制御基板をつくる
先週Appliletを使って、７８ｋマイコンの動作を確認した
哲さん。Windowsマシン上での動作確認では、もの足りなく
コンピュータの中ではなく、自分がいる世界で動作確認を
したくなりました。そこで、制御基板を作ることにして、
仕様を決め、部品の買い出しにいくことにしました。
哲 ：こんちは。今日は曇天で、湿度が高いなあ。
啓二：梅雨の季節だしなあ。
哲 ：先週は、シミュレーションで動作確認したんだが、
どうも実感がわかない。
啓二：シミュレーションは、あくまでコンピュータの中の
話だからなあ。
哲 ：そうなんだ。実際に動作するのを見ないと、ロボット
へも結びつかないようでさあ。
啓二：どうやら、制御基板を自作する時期になったようだなあ。
７８ｋの内部にあるハードウエアモジュールは、センサー
からの入力やアクチュエータへの出力を直接扱えるほどの
電気的な能力がない。
だから、相手に合わせてやるためインタフェース制御基板
が必要なんだ。
哲 ：制御基板って、難しいのか。
啓二：制御基板でも、ピンからキリまであるから、一概に言えないよ。
でも、７８ｋの手足になるような基板を作るなら、そんなに難
しくないよ。
哲 ：じゃあ、教えてくれよ。
啓二：まず、制御基板に何をさせるか仕様を決めないと。
哲 ：将来は、ロボットを動かせるようにしたいんだ。
啓二：ロボットに必要な機能を考えてみれば、何をさせるかわかるよ。
センサーからの入力、アクチュエータへの出力ができれば充分。
哲 ：センサーってどんなのだ。
啓二：人間の五感に相当する部分だよ。目、耳、鼻、肌かな。
哲 ：目だったら、カメラかな。
啓二：うーん、そういうロボットもあるけれど、７８ｋを複数利用しないと
無理だなあ。目は、明暗も感知するだろう。簡単なロボットは、光を
利用するのさ。
哲 ：ふーん。で、耳は、音を拾うのか。
啓二：そう。マイクロフォンがあるけれど、最近は利用しないなあ。
哲 ：で、鼻は臭いか。臭いを感知するセンサーってあるのか。
啓二：あるよ。臭いセンサーという半導体部品もあるし、アルコールセンサー
なんかも臭いセンサーの１種かな。
使うときもあるし、使わないこともある。今回は不要だな。
哲 ：肌は、触覚か。
啓二：触覚もあるけれど、温度もあるぞ。肌と目の場合は、接触と
非接触で分類できるけれど。
哲 ：たくさんあって、わからなくなってきたよ。
啓二：簡単なデジタル入力とＡ／Ｄコンバータが使えるようにしよう。
デジタル入力は、電圧レベルで１と０に振り分けるようにすれば
よいし、大抵のセンサーは、Ａ／Ｄコンバータを使えば、出力値
をコンピュータで扱えるようにできる。
哲 ：アクチュエータは、どんなのがあるのかな。
啓二：人間の手足を考えればいいのさ。まあ、ＤＣモータを動かせる
ようにしておけば充分だけど。デジタル出力も必要かな。
そうだ、マイコンの出力は電圧も電力も小さいので、アクチュエータ
を動かせるようなパワーを出すデバイスが必要だ。
まあ、トランジスタかＦＥＴでいいけれど。
哲 ：ＤＣモータでは、回転速度を変えられるようにしないと、
まずいんじゃないか。回転方向も変えられないと。
啓二：そうだな。まず回転速度を変えるには、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)
を利用すればいいんだ。これは、実際にモータを回すときに説明するよ。
回転方向もトランジスタかＦＥＴを複数個組み合わせることで、簡単に
変えられる。
が、半田付けに慣れていないと、面倒。ＩＣを使うか。
哲 ：ＩＣって高いのか。今月は、資金繰りが苦しくて、あまり
金を使えないの。
啓二：１個￥４００程度のＩＣを２個使うから、心配するなよ。
哲 ：よかった。その程度か。居酒屋に連チャンで行ったから、
金欠病なのよ。
啓二：だから、居酒屋に行く回数を減らせって言ったのに。
居酒屋で￥３０００を１回に使うとしたら、それだけで、
制御基板なんてできちゃうんだぞ。
ビールを発泡酒にして、酒の肴を自分で作れるようにしろよ。
少しは、料理ができると奥さんと子供も見直すかも。
哲 ：お前みたいに、昔からやってりゃ、簡単かも知れないが、
この歳でだぞ。
啓二：あのなあ、いつまでも誰かがやってくれると思ったら
大間違いだぞ。熟年離婚なんていうのもあるんだからなあ。
せめて、自分の身の回りのことは、自分でできるようにして
おかないと。それに瑞希さんが、病気にでもなったら、どう
するんだ。
哲 ：わかった、わかった。で、何を買ってくればいいんだよ。
啓二：ちょっと待て。紙に書き出すから。
１ 基板（Sunhayato ICB-93) １枚（互換品可）
２ ＲＧＢ３色ＬＥＤ １個
３ カーボン抵抗１ｋΩ ２５０ｍＷ １袋
４ ＯＰアンプ ＬＭ３２４ １個（互換品可）
５ ＴＡ７２５７ ２個
６ ＩＣソケット２０ピン １個
７ ブザー １個
８ タクトスイッチ ２個
この程度かな。
足りない部品は、ここに常備しているから、それをやるよ。
哲 ：全部で、いくらくらいかな。
啓二：￥２５００くらいかな。￥３０００あれば、お釣りがくるはずだ。
ＩＣ以外は、なるべく安い部品を探して来いよ。
哲 ：抵抗は、１袋も買うのか。無駄じゃないのか。
啓二：抵抗が１本足りなくて、また店にいくのは無駄だろう。それに
１袋あれば、抵抗を直列、並列に接続して、希望の抵抗値を作
れることが多いのさ。
哲 ：へーえ、ソフトばかり扱っている人間には思いつかない発想だな。
啓二：今日は、これまでにして、ロボを連れて買いに行って来いよ。
哲 ：一度、ロボは家において、自転車でいくよ。
時間と交通費を節約しなくちゃ、ロボットをつくる軍資金もできないし。
啓二：ハハハ、そうか。じゃ、そうしなよ。